MAKALAH TEKNIK KONVERSI SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Disajikan pada Mata Kuliah PTP36 T!knik K"n#!$si dan K"ns!$#asi En!$%i D"s!n P!n%a&pu' Ed" Saput$a( S)TP)( MP
Disusun Ol!h' Muha&&ad Khai$$a*ad And$! Ku$nia0an 2ind An%%ita S A$diant" Hindun A&a$0ati B!$na$d" A&a$ita
+,B,,-, +,B,,-33 +,B,,-34 +,B,,-35 +,B,,-3 +,B,,-67
.-/ .-1/ .,-/ .,4/ .7-/ .7,/
+8R8SAN TEKNIK PERTANIAN 9AK8LTAS TEKNOLO:I PERTANIAN 8NIVERSITAS +AMBI MARET 7-,1
KATA PEN:ANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis haturkan atas kemurahan Allah SWT yang telah memberi rahmat dan karunia yang tiada terputus serta yang telah memberi kesehatan kepada penulis, sehingga makalah yang berjudul “Teknik Konversi dan Konservasi Sel Bahan Bakar (Fuel cell) dapat terselesaikan. Shalawat dan salam tak lupa penulis sampaikan kepada junjungan abi !uhammad SAW. Adapun tujuan penulisan makalah ini untuk memenuhi tugas !ata Kuliah "T"#$% Teknik Konversi dan Konservasi ) &alam kesempatan ini, penulis menghanturkan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu memberi dukungan yang sangat berharga pada penyusunan makalah ini, khususnya kepada' (. Bapak )do Saputra, S.T"., !" sebagai dosen pengampu mata Teknik Konversi dan Konservasi, *. +rang tua dan keluarga atas doanya, serta #. Temanteman atas dukungan dan kerjasamanya dalam penyusunan makalah ini. "enulis memohon maa- jika di dalam penulisan makalah ini masih banyak kesalahan maupun kekeliruan, baik dalam penulisan kata ataupun kalimat yang masih ranu dan kurang dimengerti. Semoga makalah ini dapat berman-aat bagi para pembaa, kritik dan saran yang bersi-at membangun sangat penulis harapkan agar dalam pembuatan makalah berikutnya bisa lebih baik.
/ambi, !aret *0(1
"enulis DA9TAR ISI
ii
HALAMAN +8D8L))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))i KATA PEN:ANTAR)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))ii DA9TAR ISI))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))iii I) PENDAH8L8AN)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))),
(.( 2atar Belakang................................................................................( (.* Tujuan..............................................................................................( (.# !an-aat............................................................................................* II) PEMBAHASAN)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3
*.( Teknologi Konversi Fuel cell .........................................................# *.*. "rinsip Kerja Fuel cell ....................................................................% *.#. /enis/enis Fuel cell .......................................................................3 *.4. "erhitungan Kerja, &aya dan )-isiensi........................................(4 III) PEN8T8P))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))),;
#.( Kesimpulan ...................................................................................(3 #.* Saran..............................................................................................(3 DA9TAR P8STAKA)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))),1
iii
,) PENDAH8L8AN ,), Lata$ B!lakan% )nergi menjadi komponen penting bagi kelangsungan hidup manusia
karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung pada ketersediaan energi yang ukup. &ewasa ini dan beberapa tahun ke depan, manusia masih akan tergantung pada sumber energi -osil karena sumber energi -osil inilah yang mampu memenuhi kebutuhan energi manusia dalam skala besar. Sedangkan, sumber energi alternati-5terbarukan belum dapat memenuhi kebutuhan energi manusia dalam skala besar karena -luktuasi potensi dan tingkat keekonomian yang belum bisa bersaing dengan energi konvensional. &i lain pihak, manusia dihadapkan pada situasi menipisnya adangan sumber energi -osil dan meningkatnya kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi -osil. !elihat kondisi tersebut, maka saat ini sangat diperlukan pengetahuan dan pemahaman yang intensi- untuk menari, mengoptimalkan dan menggunakan sumber energi alternati-5terbarukan. Salah satu bentuk energi terbarukan yang dewasa ini menjadi perhatian besar pada banyak negara, terutama di negara maju adalah hidrogen. 6idrogen diproyeksikan oleh banyak negara akan menjadi bahan bakar masa depan yang lebih ramah lingkungan dan lebih e-isien. &imana suplai energi yang dihasilkan sangat bersih karena hanya menghasilkan uap air sebagai emisi selama berlangsungnya proses. . ,)7 Tujuan
Berdasarkan latar belakang, maka tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui bagaimana teknologi konversi fuel cell 7sel bahan bakar8 dan jenisjenisnya, serta mamahami prinsip kerja -uel ell dan perhitungan kerja, daya dan e-isiensinya.
(
,)3 Man
sumber in-ormasi dalam penggunaan energi alternati- berupa tenologi fuel cell 7sel bahan bakar8.
*
II. PEMBAHASAN 2.1 T!kn"l"%i S!l Bahan Baka$ (Fuel cell) Fuel cell menurut de-inisi adalah sebuah selsel listrik yang dapat
menyimpan energi listrik terus menerus sehingga dapat menyalurkan daya listrik berkelajuntan tanpa batas waktu. Sel bahan bakar 7 fuel cell 8 termasuk dalam golongan sel galvanik, di mana energi kimia dari suatu reaksi kimia dikonversikan menjadi energi listrik dan berlangsung seara kontinyu. "enemuan fuel cell sebagai sistem konversi energi diawali pada pertengahan abad ke(9. "enemuan fuel cell ini diprakarsai oleh Sir William :rove, namun prinsip kerja fuel cell lebih dahulu diprakarsai oleh ;hristian niversitas Basle. Sel bahan bakar (fuel cell) adalah sebuah alat yang mirip dengan baterai. "erbedaannya, reaktan fuel cell yang terkonsumsi dapat diisi terus menerus, sel bahan bakar memproduksi listrik dari penyediaan bahan bakar hidrogen dan oksigen sebagai pengikat gas buang. 6al ini berbeda dengan energi internal dari baterai. Sebagai tambahan, elektroda dalam baterai bereaksi dan berganti pada saat baterai diisi atau dibuang energinya, sedangkan elektroda sel bahan bakar adalah katalitik dan relati- stabil. ?eaktan yang biasanya digunakan dalam sebuah sel bahan bakar adalah hidrogen di sisi anoda dan oksigen di sisi katoda 7sebuah sel hidrogen8. Biasanya, aliran reaktan mengalir masuk dan produk dari reaktan mengalir keluar. Sehingga operasi jangka panjang dapat terus menerus dilakukan selama aliran tersebut dapat dijaga kelangsungannya. Sel bahan bakar dianggap sangat menarik dalam aplikasi modern karena e-isiensi tinggi dan penggunaan bebas emisi, berlawanan dengan bahan bakar umum seperti metana atau gas alam yang menghasilkan karbon dioksida. Satusatunya hasil produk dari bahan bakar yang beroperasi menggunakan hidrogen murni adalah uap air. Sel bahan bakar (Fuel cell) merupakan sebuah alat elektrokimia yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik seara terus menerus 76andbook Fuel cell , *0008.
#
Sel bahan bakar memiliki prospek yang baik di masa depan. Keunggulan utama yang dimiliki sel bahan bakar adalah segi e-isiensi yang tinggi dan rendahnya polutan yang dihasilkan. 6al ini disebabkan konversi energi terjadi seara langsung dari energi kimia menjadi energi listrik, sedangkan pada pembangkit biasa, energi kimia diubah menjadi energi kalor, energi mekanik, dan akhirnya menghasilkan energi listrik. Selain itu, energi listrik pada sel bahan bakar dihasilkan dari reaksi elektrokimia sehingga polutan yang dihasilkan relati- amat rendah 7bahkan pada jenis Sel bahan bakar !embran "ertukaran "roton tidak ada polusi sama sekali8. Fuel cell tersusun atas anoda, katoda dan elektrolit 7membran8. "ada anoda terdapat bahan bakar gas hidrogen. Anoda berperan sebagai tempat terjadinya pemeahan hidrogen 76*8 menjadi proton dan elektron 7listrik8. Sedangkan pada katoda terdapat gas oksigen yang digunakan sebagai oksidator. Katoda berperan sebagai tempat terjadinya reaksi penggabungan proton, elektron dan oksigen untuk membentuk air. 6idrogen yang berasal dari anoda diubah menjadi ion hidrogen dan elektron. "ada katoda, oksigen direduksi dengan adanya elektron. "erbedaan potensial yang terjadi pada anoda dan katoda inilah yang menghasilkan arus listrik, elektrolit merupakan media untuk mengalirkan proton 7Awaludin, *0098. Sistem sel ini meman-aatkan berbagai
bahan bakar
berupa
hidrokarbon dari gas alam seperti metanol karena bahan bakar bekerja dalam sebuah reaksi kimia bukan pada prinsip pembakaran, tentu saja gas emisi fuel cell yang dihasilkan jauh lebih keil dibandingkan kinerja mesin berdasarkan pada proses pembakaran yang menghasilkan emisi seminim sekalipun. Salah satu -aktor utama yang mempengaruhi perkembangan teknologi fuel cell adalah semakin meningkatnya perhatian terhadap dampak yang ditimbulkan oleh bahan bakar -osil terhadap lingkungan. Ketergantungan negaranegara industri terhadap minyak menyebabkan krisis minyak. Fuel cell diharapkan menekan ketergantungan terhadap bahan bakar minyak -osil dan akan mengurangi bahkan menghilangkan daya rusak emisiemisi terhadap atmos-ir. &engan menggunakan gas murni, fuel cell hanya menghasilkan air. Selain itu fuel cell memiliki beberapa keunggulan antara lain yaitu 72amine et al.,*0008 '
4
(. !ampu mengkonversi energi kimia langsung menjadi energi listrik dengan e-isiensi yang tinggi, bahkan pada kapasitas yang keil sekalipun *. Tidak melalui proses pembakaran #. Tidak terdapat komponen bergerak dalam fuel cell , sehingga kehandalan teknisnya dapat disejajarkan dengan baterai 4. )-isiensi naik dengan penurunan suhu operasi dan e-isiensi tersebut lebih baik pada beban rendah %. Fuel cell beroperasi tanpa bising dan hampir tanpa limbah $. Strukturnya compact , lebih ringan dan keil dibanding dengan perangkat sistem pembangkit listrik lain, keuali baterai 3. Waktu yang diperlukan untuk konstruksi dan instalasi pembangkit listrik lebih pendek dibanding sistem pembangkit batu bara dan nuklir 1. Biaya transimisi lebih rendah karena fuel cell dapat ditempatkan di berbagai lokasi sesuai kebutuhan. amun ada juga beberapa kekurangan fuel cell seara umum, yaitu' (. 6arga pasaran yang relati- lebih tinggi dari listrik yang ada saat ini *. Belum tersedianya in-rastruktur yang memadai, atau biaya pengadaannya tinggi #. 6idrogen tidak tersedia dengan mudah untuk digunakan sebagai bahan baku. 2.2 P$insip K!$ja Fuel cell Fuel cell menggunakan reaksi kimia, lebih baik daripada mesin
pembakaran, untuk memproduksi energi listrik. @stilah Fuel cell sering dikhususkan untuk hidrogenoksigen fuel cell . "rosesnya merupakan kebalikan dari elektrolisis. "ada elektrolisis, arus listrik digunakan untuk menguraikan air menjadi hidrogen dan oksigen. &engan membalik proses ini, hidrogen dan oksigen direalisasikan dalam fuel cell untuk memproduksi air dan arus listrik. Konversi energi fuel cell biasanya lebih e-isien daripada jenis pengubah energi lainnya. )-isiensi konversi energi dapat diapai hingga $0 10. Keuntungan lain fuel cell adalah mampu menyuplai energi listrik dalam waktu yang ukup lama. Tidak seperti baterai yang hanya mampu mengandung material bahan bakar yang terbatas, fuel cell dapat seara kontinyu diisi bahan bakar 7hidrogen8 dan oksigen dari sumber luar. Fuel cell merupakan sumber energi ramah lingkungan karena tidak menimbulkan polutan dan dapat digunakan terusmenerus jika suplai hidrogen yang berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui.
%
Fuel cell terdiri atas anoda, katoda, elektrolit dan katalis. &i anoda, dengan bantuan katalis bahan bakar 7umumnya gas hidrogen8 mengalami oksidasi membentuk dua ion 6 . ?eaksi yang terja di di anoda adalah sebagai berikut ' 6*C *6 *e @on 6 yang dihasilkan akan melewati membran elektrolit dan menuju katoda, sedangkan elektronnya akan bergerak melalui sirkuit luar dan menghasilkan arus listrik, lalu bergerak lagi menuju katoda. &i katoda, ion 6, oksigen dan elektron bereaksi menghasilkan air 76*+8. ?eaksi yang terjadi adalah sebagai berikut ' D +* 6 *eC 6*+ Sehingga, total reaksi keseluruhan adalah *6 * +*C *6*+. ?eaksi lengkapnya adalah sebagai berikut ' Anoda ' *6 *C 46 4e Katoda' +* 46 4eC *6 *+ ?eaksi keseluruhan ' *6* +* C *6*+ Fuel cell adalah alat yang mampu menghasilkan listrik arus searah. Alat ini terdiri dari dua buah elektroda, yaitu anoda dan katoda yang dipisahkan oleh suatu elektrolit. )lektrolit ini hanya dapat menghantar ion saja, sedangkan elektron tidak dapat melewati elektrolit, jadi elektrolit ini bukan penghantar listrik dan juga menghindarkan terjadinya reaksi kimia. 6idrogen dialirkan ke dalam fuel cell yaitu ke bagian anoda, sedang oksigen atau udara dialirkan ke bagian katoda, dengan adanya membran atau elektrolit, maka gas hidrogen tidak akan berampur dengan oksigen. "ada anoda terdapat lapisan platina yang ber-ungsi sebagai katalisator yang mampu memeah atom hidrogen menjadi elektron dan proton. "roton mengalir melalui elektrolit, sedang elektron tetap tinggal di anoda, sehingga elektron akan menumpuk pada anoda, sedang pada katoda terjadi penumpukan ion bermuatan positi-. Kemudian, ion 6 yg melewati elektrolit akan berikatan dengan oksigen menghasilkan air dengan bantuan platina yg terkandung pada katoda sebagai katalis. ?eaksi ini akan berlangsung jika ada elektron. "ada anoda terdapat elektron, sedangkan pada katoda membutuhkan elektron. /ika anoda dan katoda dihubungkan maka elektron akan mengalir, sehingga terdapat arus listrik. Fuel cell menghasilkan energi listrik tanpa adanya pembakaran dari bahan bakarnya, sehingga tidak ada polusi.
$
:ambar (' mekanisme kerja fuel cell 2.3 +!nis=+!nis Fuel cell Sel bahan bakar memiliki jenis yang beragam dengan tingkat
pengembangan dan aplikasi yang berbeda pula. /enis Sel bahan bakar dapat dibedakan berdasarkan beberapa karakteristik, diantaranya adalah jenis elektrolit dan bahan bakar yang digunakan. "emilihan tipe elektolit mempengaruhi perbedaan temperatur kerja masingmasing Sel bahan bakar. Temperatur kerja dari sel tersebut juga akan mempengaruhi tipe material lain yang digunakan seperti elektroda, elektrolit, katalis
dan
lainlain. Temperatur
kerja
juga mempengaruhi tingkat
pemrosesan bahan bakar sebelum masuk ke dalam unit ell. &alam Sel bahan bakar bertemperatur rendah, semua bahan bakar harus dikonversikan menjadi hidrogen. Sel bahan bakar juga dapat diklasi-ikasikan berdasarkan proses yang terjadi. Sel bahan bakar dibagi menjadi langsung, tidak langsung, dan regenerati-. Sel bahan bakar langsung dapat diartikan sebagai Sel bahan bakar yang langsung menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar yang akan diproses, sedangkan Sel bahan bakar tidak langsung memakai bahan bakar hidrokarbon lain yang terlebih dahulu diubah menjadi hidrogen. Sedangkan Sel bahan bakar regenerati- adalah tipe Sel bahan bakar yang menggunakan kembali produk yang dihasilkan dalam proses selanjutnya. Klasi-ikasi Sel bahan bakar yang umum berdasarkan tipe elektrolit dan bahan bakar diantaranya' 2.3.1 Sel bahan bakar Alkali atau Alkaline Fuel cell 7A<;8 A<; 7Alkaline Fuel cell 8 ini, menggunakan elektrolit larutan
kalium hidroksida atau larutan alkali. Suhu pengoperasian antara (%0 o; *00o; dengan menggunakan bahan bakar hydrogen dan oksigen murni.
3
!ekanisme kerjanya dimulai dari reaksi air. +ksigen di katoda menghasilkan ion hidroksil 7+68 yang melewati elektrolit menuju sisi anoda.
&i anoda
hidrogen
akan bereaksi dengan ion
hidroksil
menghasilkan air dan membebaskan elektron. )lektron dari anoda keluar sebagai tenaga listrik kemudian kembali ke sisi katoda. &i sisi katoda elektron bereaksi dengan oksigen dan air menghasilkan ion hidroksil kembali. ?eaksi kimia yang terjadi ialah'
:ambar *' Sel bahan bakar Alkali atau Alkaline Fuel cell 7A<;8 Sel bahan bakar alkali dapat menapai e-isiensi pembangkitan listrik sampai 30 persen. amun, mereka sangat rentan terhadap penemaran karbon, sehingga membutuhkan hidrogen murni dan oksigen murni. "engotor dalam A<; dapat menyebabkan reaksi samping dan karbondioksida akan bereaksi dengan elektrolit membentuk endapan karbonat yang akan menutup permukaan katalis dan menghambat reaksi dipermukaan anoda dan katoda. 2.3.2 Sel bahan bakar Asam
sebagai elektrolit dan emas putih 7"t8 sebagai anoda dan katoda. Bahan bakarnya menggunakan hidrogen dan oksigen. Suhu pengoperasiannya (*0E;*00E;. Sel bahan bakar jenis ini memiliki e-isiensi 40%0.
1
:ambar #' Sel bahan bakar Asam
karbonat sebagai elektrolit. :aram karbonat dipanaskan $%0E; sehingga meleleh. 2elehan garam dapat menghantarkan ion karbonat melalui elektrolit dari katoda ke anoda. &i sisi anoda ion karbonat bereaksi dengan hidrogen menghasilkan air, karbondioksida, dan eletron !;<;. )letron ini sebagai tenaga listrik dan kembali ke katoda. +ksigen dari udara dan karbondioksida bereaksi dengan elektron membentuk ion karbonium yang dihantar oleh elektrolit menuju ke sisi anoda kembali. ?eaksi berlangsung pada suhu $%0E;. !;<; ini menggunakan katalis ikel yang lebih murah dari pada platina. "ada suhu operasi $%0E; batu bara lebih sesuai untuk bahan bakar sel. !;<; telah dibuat untuk memproduksi energi listrik sebesar * !W.
9
:ambar 4' Sel bahan bakar Karbon atau Molten Carbonate Fuel Cell 7!;<;8 2.3.4 Sel bahan bakar +ksida "adat atau Solid Oxide Fuel ell 7S+<;8 )lektrolit S+<; menggunakan bahan keramik seperti kalsium
oksida atau Girrnium oksida. Suhu operasi 300E;(000E;. pada suhu tinggi ion oksigen bermuatan negati- bergerak melalui kristal menuju anoda. Sementara itu, molekul hidrogen di anoda dioksidasi oleh ion oksigen menghasilkan ion hidrogen dan membebaskan elektron. )lektron keluar dari sistem melalui eFternal iruit untuk listrik dan masuk ke sisi katoda.
:ambar %' Sel bahan bakar +ksida "adat atau Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) Kelemahan dari S+<; adalah bekerja pada suhu tinggi yang mengakibatkan waktu start up dan start down lama. Selain itu, suhu yang (0
terlalu tinggi dapat menyebabkan oksida padat peah. Sedangkan keunggulannya adalah limbah panas dapat digunakan kembali sebagai pembangkit listrik. 2.3.5 Sel bahan bakar !etanol atau Direct Methanol Fuel cell 7&!<;8 Direct Methanol Fuel cell 7&!<;8 adalah Sel bahan bakar yang
menggunakan membran penukar proton sebagai penghubung antara reaksi di katoda dan anoda. !embran ini menggunakan metanol sebagai sumber energi. !aksud dari kata diret pada diret methanol fuel cell adalah sel bahan bakar ini langsung meman-aatkan metanol untuk menghasilkan energi. Komponen dasar &!<; adalah satu set elektroda 7katoda dan anoda8 yang dipsahkan oleh sebuah membran. Katoda disini juga ber-ungsi sebagai katalis. Katoda yang biasa digunakan adalah "latina 7"t8.
:ambar $' Sel bahan bakar !etanol atau Direct Methanol Fuel cell 7&!<;8 "ada gambar $, terlihat di sisi anoda metanol dan air diinjeksikan ke dalam bath reaksi dengan keepatan konstan. Tumbukan dengan katalis membantu terjadi reaksi konversi metanol seara katalik menjadi proton, ;+*, dan elektron. :as ;+ * dikeluarkan dari sistem sementara proton bergerak menyebrangi membran menuju katoda yang kemudian bereaksi dengan oksigen menghasilkan air. Tumpukkan elektron di anoda menghasilkan beda potensial yang memaksa elektron dari reaksi konversi tersebut mengalir dalam sebuah sirkuit arus, dipakai sebagai arus searah
((
oleh
peralatan
eltronik,
kemudian
sampai
di
katoda
sehingga
mentempurnakan reaksi pembentukan molekul air. 2imbah dari &!<; adalah air dan gas ;+ * dalam jumlah keil. 2.3.6 Sel bahan bakar !embran "ertukaran "roton atau Proton xchan!e
Membrane Fuel cell 7")!<;8 Proton xchan!e Membrane Fuel cell 7")!<;8 adalah ")<; yang
berbahan bakar hidrogen. ")!<; menggunakan dua katoda
sehingga reaksi di masingmasing elektroda adalah reaksi setengah sel, sedangkan bila reaksi terjadi antara anoda dan katoda dinamakan reaksi total sel. )lektrolit ")!<; adalah membrane pertukaran proton, yaitu mater ial yang berbentuk seperti plastik pembungkus yang hanya dapat mengalirkan ion bermuatan positi-. Sedangkan elektron yang bermuatan negative tidak akan melalui membran ini. Katalis yang diguakan adalah lembaran kertas karbon yang diberi selapis tipis bubuk platina. "ada satu unit Sel bahan bakar terjadi reaksi di anoda dan katoda. ?eaksi yang terjadi pada anoda adalah *6* H 46 4e. Sementara *6 *+. 6asil reaksi yang terjadi pada katoda adalah + * 46 4e samping reaksi ini adalah aliran elektron yang menghasilkan arus listrik serta energi panas dari reaksi. 2.4 P!$hitun%an K!$ja( Daa dan E
>ntuk itu kita perlu mengetahui kon-igurasi elektron dari hidrogen sebagai berikut ' 6*C*6 *e Berikut adalah persamaan yang digunakan untuk mengertahui berapa banyak bahan bakar yang dibutuhkan untuk membangkitkan daya tertentu.
(*
( eIuivalene o- eletrons J ( gram mol dari elektron atau $,0** F
(0*# elektron 7bilangan Avogadro8 /umlah elektron J 9$,413 oulomb 7konstanta ntuk elektron tunggal J (.$0* F (0 (9 oulomb ( ampere J ( ;5s
&alam hal ini berapa mol hidrogen yang dibutuhkan untuk membangkitkan arus listrik sebesar ( ampere 7A8. 6asil dari perhitungan tersebut ialah 0.0#3$0% kg 6 * per /am per kA 70.01*9( lb 6 * per jam per kA8, angka ini biasa digunakan sebagai koe-isien -aktor untuk menentukan banyaknya bahan bakar yang dibutuhkan. Setelah didapatkan koe-isien -aktor tersebut, maka daya yang dibangkitkan dari fuel cell dapat dihitung dengan persamaan ' P>I?V
" J daya 7Watt8 @
J kuat arus 7A8
J voltase atau beda potensial 78 B!$ikut @"nt"h p!$hitun%an daa fuel cell '
Fuel cell dengan daya ( !W &; dioperasikan dengan voltase sebesar 300 m dengan -uel ell berbahan bakar hidrogen murni. !aka berapa banyak hidrogen yang dibutuhkan 7lb5hr8 dapat dihitung dengan '
6itung terlebih dahulu arus listriknya 7 " J @ F C @ J "5 8 &iketahui' " J ( !W J (0 $ watt J 300 m J 0,3 !aka'
#
P
"
(#
#
(0
$
0,3
J (4*9 kA
Setelah mendapatkan besar arus listrik fuel cell , maka kita dapat langsung mengalikannya dengan koe-isien -aktor untuk mendapatkan jumlah konsumsi hidrogen ' m6*, consumed J (4*9 F 0,01*9( J ((1,4 lb 6 * 5 6r
b) "erhitungan Kerja Fuel cell Lang dimaksud kerja fuel cell disini ialah berapa energi yang dihasilkan oleh fuel cell yang dilambangkan dengan satuan /oule 7/8 atau Watt hours 7Wh8. !aka untuk menarinya kita dapat menggunakan persamaan ' >P?t
W " t
J kerja 7Wh8 J daya 7Watt8 J waktu 7jam8
c) "erhitungan )-isiensi Fuel cell )-isiensi fuel cell dapat dihitung berdasarkan jumlah bahan bakar 76*, @n8 dan 6*, onsume 7bahan bakar yang dapat diubah menjadi listrik8' fisiensi7 8
6 * .onsume $ *in
!isal, /ika suatu fuel cell diisi dengan bahan bakar sebanyak (41 lb 6 *5hr, menghasilkan arus sebesar (400 kA. !aka e-isiensi dari -uel ell tersebut adalah ' Kita dapat menari jumlah hidrogen yang menjadi energi dengan mengalikan arus yang dihasilkan dengan koe-isien -aktor 70.01*9( lb
6* per jam per kA8. m 6*, onsumed J (400 F 0,01*9( J (($,034 lb 6 * 5 6r 2alu masukkan nilai ke persamaan e-isiensi. fisiensi 7 8
(($,034
(41
J 0,31J31 /adi nilai e-isiensi fuel cell tersebut adalah 0,31 7318.
(4
III) PEN8T8P 3), K!si&pulan Sel bahan bakar (Fuel cell) merupakan sebuah alat elektrokimia yang
dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik seara terus menerus. "ada proses ini, hidrogen dan oksigen direalisasikan dalam fuel cell untuk memproduksi air dan arus listrik. Berdasarkan prosesnya, sel bahan bakar dibagi menjadi langsung, tidak langsung, dan regenerati-. Berdasarkan tipe elektrolit dan bahan bakarnya, sel bahan bakar dibagi menjadi Alkali, Asam
dengan persamaan fisiensi7 8
6 * .onsume $ * in
)
3)7 Sa$an Saran yang dapat penulis berikan yaitu dalam penggunaan sel bahan bakar
hendaknya harus memahami tipe elektrolit yang digunakan sehingga dapat mengoptimalkan kinerja dan meminimalisir kesalahan5keelakaan.
(%
DA9TAR P8STAKA
): ,dan :. Servie. *000. Fuel cell $andbook (fifth edition). >.S. &epartement +- )nergy +--ie +- niversitas 2ampung, 2ampung. Sa-itri @mi Ali-, dkk. *0($. %&i 'iner&a Smart rid Fuel cell ipe Proton xchan!e Membrane (PM) den!an Penambahan $idro!en* +urnal #lmiah #no,asi. ol (7(8. 6al' ((($.
($
